[发明专利]高强度薄钢板的电弧角焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度薄钢板的电弧角焊(角弧焊，Fillet arc welding)方法，更详细地讲，涉及能够改善通过气体保护电弧焊制作的电弧角焊接头的焊趾形状并提高电弧角焊接头的疲劳特性的高强度薄钢板的电弧角焊方法。

作为能够应用本发明的优选的对象构件，可举出汽车的车体结构构件、特别是作为重要安全部件的行走部分部件等。

背景技术

汽车产业领域等中的气体保护电弧焊，为了提高生产线的效率，通常焊接速度被设定得比其他产业领域高。一般为60cm/分钟以上，被设定为100cm/分钟以上的情况也不少。

可进行这样高的焊接速度的电弧焊的原因是因为，汽车产业领域中使用的钢板的板厚度，大多数情况下为6mm以下，例如，即使是板厚比较厚的行走部分部件的场合，通常为4mm以下的情况也较多。即，由于如上述那样板较薄，因此即使电弧焊的熔敷量少，也能够确保规定的接头强度。再者，如果板厚超过6mm那样地较厚的场合，当要以60cm/分钟以上的焊接速度进行可确保为得到规定的接头强度所需要的熔敷量的电弧焊时，就必须提高焊接电流和焊接电压，对焊道形状给予恶劣影响的危险性提高，这是个问题。这样，汽车产业领域中的电弧焊，可以说其特征是焊接速度比其他产业高。

但是，在这样高的焊接速度这一电弧焊条件下，焊道形状、特别是焊趾部的形状劣化，即，焊趾部的侧面角(参照图2。)变大，作为其结果，面对焊趾部招致应力集中、焊接接头的疲劳强度降低这样的问题。再者，在高的焊接速度下焊道形状劣化的原因是因为，当焊接速度快时，那么熔池就变细长，存在趁着熔融金属未充分扩展就凝固的倾向。另一方面，特别是最近，由于对地球环境的关心提高，在汽车产业领域，通过燃油经济性提高来削减CO₂排放量成为紧急的课题。降低汽车本身的重量是提高燃油经济性的有效手段，降低形成汽车的钢板的板厚可成为其有效果的手段。可是，钢板的板厚降低意味着负载于钢板的应力增加，应力增加不仅产生静态强度(静强度)的问题，还产生疲劳强度的问题。即，即使静态强度充分，从疲劳强度的观点来看也产生板厚减薄即轻量化不能推进的问题。

一般地，焊接接头的疲劳强度，基本没有材料依赖性，可以说被由焊道形状决定的应力集中、焊接区的残余应力等的力学的因素支配。另外，按照上述那样，制造效率的提高和疲劳强度的确保相互相反的情况较多，因此作为高焊接速度下的焊趾部的形状改善手段以及焊接接头的疲劳强度提高手段，采用了：通过砂轮机加工等使焊趾部光滑，或者通过喷丸硬化等对焊趾部给予压缩残余应力等的方法。这些方法是被称为所谓的后工程的方法，使制造成本增加，因此并不优选。

另一方面，作为解决焊接接头的疲劳问题的手段之一，曾提出了：进行成分设计使得焊接材料的相变温度变低，通过降低焊趾部的残余应力而使疲劳强度提高的方法(参照专利文献1、2。以后将这样的焊接材料称为高疲劳强度焊接材料。)。该方法虽然规定了焊接材料的成分，但是在降低残余应力这一意义上是控制力学因素的方法，只通过变更焊接材料能够得到高疲劳强度接头，可以说是效率好的方法。

另外，如专利文献3、4以及非专利文献1所公开的那样，有通过限制焊接材料以及钢板的成分来扩宽焊道形状的技术。例如，专利文献3、非专利文献1中公开的技术，是添加大于0.01％且为0.06％以下的S的技术，据此，是使熔池的表面张力降低，改善焊趾形状的技术。另外，专利文献4中公开的技术是调整钢板的Si和Mn的合计量的技术。

专利文献10，在薄钢板的气体保护电弧搭接角焊(搭角焊)中，从疲劳特性的观点出发公开了关于焊接方法的技术。该技术为了改善焊道趾部形状而规定了焊缝金属的化学组成。

另外，专利文献5～9中公开了涉及疲劳强度优异的钢板的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1特开平11-138290号公报

专利文献2特开2004-001075号公报

专利文献3特开2002-361480号公报

专利文献4特开2007-177279号公报

专利文献5特开2004-143518号公报

专利文献6特开2000-248330号公报

专利文献7特开平11-189842号公报

专利文献8特开平07-316649号公报

专利文献9特开2003-003240号公报

专利文献10特开2002-45963号公报

非专利文献